Zer da poliuretano termoplastikozko elastomeroa?

Zer da poliuretano termoplastikozko elastomeroa?

Poliuretano elastomeroa poliuretanozko material sintetikoen barietate bat da (beste barietate batzuk poliuretanozko aparra, poliuretanozko itsasgarria, poliuretanozko estaldura eta poliuretanozko zuntza dira), eta poliuretanozko elastomero termoplastikoa hiru poliuretanozko elastomero motetako bat da. Jendeak TPU deitzen dio normalean (poliuretanozko elastomeroen beste bi mota nagusiak poliuretanozko elastomero galdaketak dira, CPU gisa laburdura, eta poliuretanozko elastomero mistoak, MPU gisa laburdura).

TPU poliuretanozko elastomero mota bat da, berotuz plastifikatu eta disolbatzaile bidez disolbatu daitekeena. CPU eta MPUrekin alderatuta, TPU-k ia ez du lotura kimikorik bere egitura kimikoan. Bere kate molekularra funtsean lineala da, baina lotura fisiko gurutzatu batzuk ditu. Egitura aldetik oso bereizgarria den poliuretanozko elastomero termoplastikoa da hau.

TPUren egitura eta sailkapena

Poliuretanozko elastomero termoplastikoa (AB) bloke-polimero lineal bat da. A-k pisu molekular handiko polimero poliol bat adierazten du (esterra edo polieterra, 1000~6000 pisu molekularra), kate luzea deritzona; B-k 2-12 karbono atomo kate zuzen dituen diol bat adierazten du, kate laburra deritzona.

Poliuretano elastomero termoplastikoaren egituran, A segmentuari segmentu biguna deitzen zaio, malgutasun eta biguntasun ezaugarriak dituena, TPUari luzagarritasuna emanez; B segmentuaren eta isozianatoaren arteko erreakzioak sortutako uretano kateari segmentu gogorra deitzen zaio, propietate zurrunak eta gogorrak dituena. A eta B segmentuen arteko erlazioa doituz, propietate fisiko eta mekaniko desberdinak dituzten TPU produktuak egiten dira.

Segmentu bigunen egituraren arabera, poliester mota, polieter mota eta butadieno motatan bana daiteke, hurrenez hurren ester taldea, eter taldea edo buteno taldea dituztenak. Segmentu gogorraren egituraren arabera, uretano mota eta uretano urea motatan bana daiteke, hurrenez hurren etilen glikol kate-luzatzaileetatik edo diamina kate-luzatzaileetatik lortzen direnak. Sailkapen arrunta poliester mota eta polieter motatan banatzen da.

Zeintzuk dira TPU sintetizatzeko lehengaiak?

(1) Polimero Diola

500 eta 4000 arteko pisu molekularra duen diol makromolekulak eta TPU elastomeroan % 50 eta % 80 arteko edukia duten talde bifuntzionalak dituenak, zeregin erabakigarria du TPUren propietate fisiko eta kimikoetan.

TPU elastomerorako egokia den Diol polimeroa poliester eta polieter gisa bana daiteke: poliesterrek politetrametileno azido adipiko glikola (PBA) ε PCL, PHC barne hartzen dituzte; polieterrek polioxipropileno eter glikola (PPG), tetrahidrofurano polieter glikola (PTMG) eta abar barne hartzen dituzte.

(2) Diisozianatoa

Pisu molekularra txikia da, baina funtzioa bikaina da, segmentu biguna eta segmentu gogorra lotzeaz gain, TPUari propietate fisiko eta mekaniko onak ere ematen dizkiolako. TPUari aplika dakizkiokeen diisozianatoak hauek dira: metileno difenil diisozianatoa (MDI), metileno bis (-4-ziklohexil isozianatoa) (HMDI), p-fenildiisozianatoa (PPDI), 1,5-naftaleno diisozianatoa (NDI), p-fenildimetil diisozianatoa (PXDI), etab.

(3) Kate-luzatzailea

100~350eko pisu molekularra duen kate-luzatzailea, Diol molekular txikikoa, pisu molekular txikikoa, kate irekiko egitura eta ordezkatzaile talderik gabekoa, gogortasun handia eta TPU pisu eskalar handia lortzeko lagungarria da. TPUrako egokiak diren kate-luzatzaileen artean daude 1,4-butanodiola (BDO), 1,4-bis (2-hidroxietoxi) bentzenoa (HQEE), 1,4-ziklohexanedimethanola (CHDM), p-fenildimetilglikola (PXG), etab.

TPUren aplikazio aldaketa gogortzaile gisa

Produktuen kostuak murrizteko eta errendimendu gehigarria lortzeko, poliuretanozko elastomero termoplastikoak erabil daitezke gogortzaile gisa hainbat material termoplastiko eta kautxu eraldatu gogortzeko.

Polaritate handia duelako, poliuretanoa erretxina edo kautxu polarrekin bateragarria izan daiteke, hala nola polietileno kloratuarekin (CPE), produktu medikoak egiteko erabil daitekeena; ABSarekin nahasteak ingeniaritza termoplastikoak ordezka ditzake erabileran; Polikarbonatoarekin (PC) konbinatuta erabiltzen denean, olioarekiko erresistentzia, erregaiarekiko erresistentzia eta inpaktuarekiko erresistentzia bezalako propietateak ditu, eta autoen karrozeriak egiteko erabil daiteke; Poliesterrarekin konbinatuta, bere gogortasuna hobetu daiteke; Horrez gain, PVC, Polioximetileno edo PVDCrekin bateragarria izan daiteke; Poliester poliuretanoa % 15eko nitrilo kautxuarekin edo % 40ko nitrilo kautxu/PVC nahasketarekin bateragarria izan daiteke; Polieter poliuretanoa % 40ko nitrilo kautxu/polibinil kloruro nahasketa itsasgarriarekin ere bateragarria izan daiteke; Akrilonitrilo estireno (SAN) kopolimeroekin ere bateragarria izan daiteke; Sare elkartu (IPN) egiturak osa ditzake polisiloxano erreaktiboekin. Aipatutako itsasgarri nahasien gehiengo zabala ofizialki ekoitzi da dagoeneko.

Azken urteotan, gero eta ikerketa gehiago egin dira Txinan TPU bidez POM gogortzeari buruz. TPU eta POM nahasketak ez ditu TPUren tenperatura altuko erresistentzia eta propietate mekanikoak hobetzen bakarrik, baita POM nabarmen gogortzen ere. Ikerlari batzuek erakutsi dute trakzio-haustura probetan, POM matrizearekin alderatuta, TPUrekin POM aleazioa hauskor hauskorretik harikorrerako trantsizioa egin duela. TPU gehitzeak forma-memoriaren errendimendua ere ematen dio POMari. POMaren eskualde kristalinoa forma-memoria duen aleazioaren fase finko gisa balio du, eta TPU eta POM amorfoaren eskualde amorfoa, berriz, fase itzulgarri gisa. Berreskuratze-erantzunaren tenperatura 165 ℃-tan eta berreskuratze-denbora 120 segundotan denean, aleazioaren berreskuratze-tasa % 95etik gorakoa da, eta berreskuratze-efektua da onena.

TPU zaila da polietilenoa, polipropilenoa, etileno propileno kautxua, butadieno kautxua, isopreno kautxua edo hondakin-kautxu hautsa bezalako polimero ez-polarrekin bateragarria izatea, eta ezin da erabili errendimendu oneko konpositeak ekoizteko. Hori dela eta, gainazaleko tratamendu metodoak, hala nola plasma, korona, kimika hezea, imprimazioa, sugarra edo gas erreaktiboa, erabiltzen dira askotan azken horretarako. Adibidez, American Air Products and Chemicals Company-k F2/O2 gas aktiboaren gainazaleko tratamendua egin du pisu molekular ultra-altuko polietileno hauts finetan, 3-5 milioi pisu molekularrekoa, eta poliuretano elastomeroari % 10eko proportzioan gehitu dio, eta horrek nabarmen hobetu dezake bere flexio-modulua, trakzio-erresistentzia eta higadura-erresistentzia. Eta F2/O2 gas aktiboaren gainazaleko tratamendua 6-35 mm-ko luzerako zuntz labur luzangetan ere aplika daiteke, eta horrek material konposatuaren zurruntasuna eta urradura-erresistentzia hobetu ditzake.

Zeintzuk dira TPUren aplikazio eremuak?

1958an, Goodrich Chemical Company-k (gaur egun Lubrizol izena hartu duena) Estane TPU marka erregistratu zuen lehen aldiz. Azken 40 urteotan, 20 marka baino gehiago egon dira mundu osoan, eta marka bakoitzak hainbat produktu serie ditu. Gaur egun, munduko TPU lehengaien fabrikatzaile nagusiak hauek dira: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding, etab.

Elastomero bikaina den aldetik, TPU-k hainbat produktu ditu, eguneroko beharretan, kirol-ondasunetan, jostailuetan, apaingarrietan eta beste arlo batzuetan oso erabiliak. Jarraian, adibide batzuk daude.

① Oinetakoen materialak

TPU batez ere oinetakoen materialetarako erabiltzen da, elastikotasun eta higadura-erresistentzia bikaina duelako. TPU duten oinetakoak askoz erosoagoak dira janzteko ohiko oinetakoak baino, beraz, goi-mailako oinetako produktuetan gehiago erabiltzen dira, batez ere kirol-oinetako batzuetan eta oinetako informaletan.

② Manguera

Bere biguntasunagatik, trakzio-erresistentzia onagatik, inpaktu-erresistentziagatik eta tenperatura altu eta baxuekiko erresistentziagatik, TPU mahuka asko erabiltzen dira Txinan gas eta petrolio mahuka gisa ekipamendu mekanikoetarako, hala nola hegazkinetarako, tankeetarako, automobiletarako, motozikletaetarako eta makina-erremintetarako.

③ Kablea

TPUak malkoen, higaduraren eta tolesturaren aurkako erresistentzia eskaintzen du, tenperatura altu eta baxuen aurkako erresistentzia izanik kablearen errendimenduaren gakoa. Beraz, Txinako merkatuan, kontrol-kable eta potentzia-kable bezalako kable aurreratuek TPUak erabiltzen dituzte kable-diseinu konplexuen estaldura-materialak babesteko, eta haien aplikazioak gero eta zabalagoak dira.

④ Gailu medikoak

TPU PVC ordezko material seguru, egonkor eta kalitate handikoa da, ez du ftalatorik edo bestelako substantzia kimiko kaltegarririk izango, eta kateter medikoan edo poltsa medikoan dauden odolera edo beste likido batzuetara migratuko da albo-ondorioak eraginez. Gainera, bereziki garatutako estrusio-mailako eta injekzio-mailako TPU erraz erabil daiteke PVC ekipamenduetan depurazio txiki batekin.

⑤ Ibilgailuak eta beste garraiobide batzuk

Nylon ehunaren bi aldeak poliuretanozko elastomero termoplastikoarekin estrusatu eta estaliz, 3-15 pertsona eramateko puzgarriak diren borroka-erasoko baltsak eta errekonozimenduko baltsak egin daitezke, errendimendu askoz hobeagoarekin kautxu bulkanizatuzko puzgarriekin alderatuta; Beira-zuntzez indartutako poliuretanozko elastomero termoplastikoa erabil daiteke karrozeriaren osagaiak egiteko, hala nola autoaren beraren bi aldeetako moldeatutako piezak, ate-azalak, paraxokak, marruskaduraren aurkako zerrendak eta parrillak.